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氧化法烟气脱硫脱硝废水回收NaNO2工艺

过程工程学报 2019年第3期19卷 631-636页

作者：陈艳王晨晔王兴瑞孟子衡李会泉中国科学院绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

针对氧化法烟气脱硫脱硝废水中含大量亚硝酸盐造成水体污染及有价盐资源浪费问题,回收废水中的NaNO2,提出pH调控除杂-碳碱沉淀脱钙-结晶提纯分离工艺,分别考察了pH值、除钙剂投加方式、浓缩总盐浓度和结晶温度对废水中NaNO2结晶率和纯... 详细信息

针对氧化法烟气脱硫脱硝废水中含大量亚硝酸盐造成水体污染及有价盐资源浪费问题,回收废水中的NaNO2,提出pH调控除杂-碳碱沉淀脱钙-结晶提纯分离工艺,分别考察了pH值、除钙剂投加方式、浓缩总盐浓度和结晶温度对废水中NaNO2结晶率和纯度的影响。结果表明,pH值和浓缩总盐浓度是影响脱硫脱硝废水中Na NO2结晶率及纯度的主要因素。在除杂pH=11、除钙剂湿投、浓缩总盐浓度70wt%、结晶温度50℃的条件下,NaNO2结晶率大于60%,产品质量达到GB/T 2367-2016标准。

关键词：脱硫脱硝废水结晶亚硝酸钠

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碱溶法回收废SCR脱硝催化剂中的二氧化钛

过程工程学报 2019年第S01期19卷 72-80页

作者：武文粉李会泉孟子衡王晨晔王兴瑞赵晨中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了Na OH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20%H2SO... 详细信息

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了Na OH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20%H2SO4溶液或20%HCl溶液洗涤、煅烧回收TiO2。结果表明,反应温度对杂质W浸出影响最明显。回收Ti元素的最优条件为反应温度110℃及NaOH浓度40wt%、固液比1/5 g/mL、转速400 r/min,该条件下废SCR脱硝催化剂中W的脱除率达87.5%,Ti的溶出率仅为0.04%,浸出液中W/Ti浓度比为210。经H2SO4处理后生成锐钛型TiO2,经HCl处理生成金红石型TiO2,二者纯度均大于98%,实现了TiO2晶体的可控制备。

关键词：燃煤电厂废选择性催化还原脱硝催化剂碱溶法二氧化钛钨

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湿法磷酸半水工艺考察与石膏结晶过程研究

化工学报 2023年第4期74卷 1805-1817页

作者：苏晓丹朱干宇李会泉郑光明孟子衡李防杨云瑞习本军崔玉济南大学化学化工学院山东济南250022 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 湖北三峡实验室湖北宜昌443000 中国科学院大学化学工程学院北京100049 宜都兴发化工有限公司湖北宜昌443000

湿法磷酸半水工艺可生产高浓度磷酸[w(P_(2)O_(5))>40%(质量)],但在半水反应阶段磷矿易发生钝化,半水石膏结晶粒径小,造成工艺后端过滤困难,磷回收率降低。以湖北典型中低品位磷矿为原料,系统考察了半水工艺中SO^(2)_(4−)浓度、磷酸浓... 详细信息

湿法磷酸半水工艺可生产高浓度磷酸[w(P_(2)O_(5))>40%(质量)],但在半水反应阶段磷矿易发生钝化,半水石膏结晶粒径小,造成工艺后端过滤困难,磷回收率降低。以湖北典型中低品位磷矿为原料,系统考察了半水工艺中SO^(2)_(4−)浓度、磷酸浓度、反应温度等条件对半水石膏结晶物相、形貌及粒径的影响规律,分析了优化条件下石膏杂质赋存与含量变化。结果表明,半水反应中液相硫酸、磷酸浓度会引起半水石膏物相、形貌、粒径变化,磷硫浓度提高会导致石膏晶体形貌由柱状变化为棒状、片状,粒径从70μm减小到10μm。优化工艺条件下,半水石膏较原工艺石膏P_(2)O_(5)含量降低至1.39%(质量),磷的主要存在形式为难溶性磷酸盐,同时F含量降低至0.44%(质量),其以CaF2、AlF3等难溶物形式存在于石膏,其他杂质含量均有所降低。本研究可为半水工艺生产过程参数优化及半水石膏品质提升提供参考。

关键词：湿法磷酸半水工艺结晶过程控制优化

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焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝试验研究

洁净煤技术 2020年第6期26卷 210-216页

作者：孟子衡王晨晔王兴瑞陈艳李会泉中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程院重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

焦炭生产过程会排放大量的烟气,烟气中的SO2和NOx会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格,为解决焦炉烟气中SO2和NOx的污染问题,以钢渣为吸收剂,在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验,研究了... 详细信息

焦炭生产过程会排放大量的烟气,烟气中的SO2和NOx会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格,为解决焦炉烟气中SO2和NOx的污染问题,以钢渣为吸收剂,在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验,研究了浆液温度、浆液浓度、烟气流量、SO2浓度、NO浓度对SO2和NO脱除效率的影响,并得到优化的运行条件。研究发现,温度升高会降低NO氧化的反应速率,导致生成的NO2浓度降低,从而使脱硝效率下降;浆液浓度升高会增大浆液体系的pH值,促进NO脱除;烟气流量增加,即停留时间减少会降低气液接触时间,导致脱硫脱硝效率降低;优化的运行条件为30℃、浆液浓度8%、烟气流量400 mL/min,在最优运行条件下,可实现脱硝效率50.7%,脱硫效率高于95%。钢渣同时脱硫脱硝过程机理研究表明:钢渣中溶解出的OH^-能维持浆液保持碱性,具有较高的缓冲pH值能力,从而有利于SO2和NOx的脱除;NO与O2反应生成NO2,NO2与OH^-反应生成NO-2和NO-3;NO2与NO结合生成极易溶于水的N2O3,N2O3再与OH^-反应生成NO-2,从而实现NOx的脱除。通过气相预氧化将部分NO氧化为NO2,然后NO2以及剩余的NO和NO2结合的N2O3被钢渣浆液快速高效吸收,达到NOx排放标准甚至超低排放标准,有利于钢渣湿法联合脱硫脱硝的工程化应用。

关键词：焦炉烟气钢渣湿法脱硫脱硝

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电石渣浮选脱硅制备高品质活性氧化钙工艺

洁净煤技术 2024年第7期30卷 39-46页

作者：张凯旋朱干宇李会泉马伟平张建波孟子衡桂夏辉中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

电石渣循环回用制备高品质活性氧化钙,是实现其高效利用的有效途径之一,但电石渣复杂的组成和较高的硅含量制约了其制备活性氧化钙的产品品质。基于电石渣中硅类杂质分布规律和赋存形态,系统考察了浮选药剂对电石渣中硅的脱除效果,得出... 详细信息

电石渣循环回用制备高品质活性氧化钙,是实现其高效利用的有效途径之一,但电石渣复杂的组成和较高的硅含量制约了其制备活性氧化钙的产品品质。基于电石渣中硅类杂质分布规律和赋存形态,系统考察了浮选药剂对电石渣中硅的脱除效果,得出了适宜电石渣体系的脱硅药剂制度,研究了浮选前后电石渣中的元素组成变化和焙烧后氧化钙产品的性能变化,提出了电石渣浮选脱硅焙烧制备活性氧化钙的工艺路线。结果表明:电石渣中主要成分为氢氧化钙,含有部分二氧化硅和铝硅酸盐等硅类杂质,且颗粒分布较均匀,主要集中在低粒级分布。通过400 g/t六偏磷酸钠和125 g/t十二胺结合的一次反浮选脱硅试验,电石渣中硅类杂质得到有效分离,浮选后的电石渣精矿中硅质量分数由3.14%降至2.85%,且钙回收率达87.9%;浮选分离硅类杂质后的电石渣经900℃焙烧后可完全转化为氧化钙,制备的氧化钙产品中氧化钙质量分数为94.46%,抗压强度由3.17 MPa提升至3.87 MPa,冶金活性由341.6 mL提升至385.5 mL,产品性能有所提升。上述研究可为电石渣循环回用提供参考。

关键词：电石渣资源化利用浮选焙烧活性氧化钙

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湿法磷酸中铁/铝杂质深度萃取脱除工艺及机理研究

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过程工程学报 2024年

作者：戴友志朱干宇孟子衡李会泉徐成金孙国新李防贺雷张永芳济南大学水利与环境学院中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所中国科学院大学化学工程学院济南大学化学与化工学院宜都兴发化工有限公司

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高，制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料，是磷化工领域内的研究热点和前沿。本文采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离，研究了不同... 详细信息

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高，制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料，是磷化工领域内的研究热点和前沿。本文采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离，研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律，筛选出最优条件：N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3 min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取，最优萃取条件下，Al、Fe萃取率分别为54.5%和99.6%，磷酸中铝和铁含量分别由0.857%和0.175%分别降至0.401%和0.001%,MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后，针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al、Fe的萃取剂，进行反萃工艺优化，筛选出草酸铵为最优反萃剂，优化的反萃条件：温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L，在优化反萃条件下，负载萃取剂Al、Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%，基本实现负载萃取剂Al、Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究，通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析，明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合，作用官能团为P=O和P-O-H键，同时，Al、Fe的萃取过程存在竞争机制，Fe更易被萃取。

关键词：湿法磷酸铁铝杂质萃取反萃机理

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干法电石渣杂质赋存及高效分离研究

过程工程学报 2023年第5期23卷 734-743页

作者：杨悦朱干宇孟子衡刘鑫辉杨靖颜坤彭宗贵王秋剑李会泉中国科学院过程工程研究所中科院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 华能沁北发电有限责任公司河南济源454650 北京亘源环保有限公司北京101300 中国科学院大学化学工程学院北京100049

电石渣中Ca(OH)_(2)含量达到了80%以上,针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题,采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析,采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离,研究了旋风分离过程... 详细信息

电石渣中Ca(OH)_(2)含量达到了80%以上,针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题,采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析,采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离,研究了旋风分离过程对杂质的分离效果和产品应用的影响。结果表明,电石渣中的碳主要以碳单质和碳酸盐形式存在,铝硅多以铝硅酸盐形式存在,硫主要以硫酸盐、硫化物和硫醇的形式存在;旋风分离后电石渣中粗颗粒显著富集,铁在粗渣中富集现象显著,铝硅和钙组分未富集,细渣中酸不溶物含量显著减少。利用电石渣制备活性氧化钙,旋风分离细渣所制备的氧化钙产品抗压强度达到了5.1 MPa,相对于原渣和旋风分离粗渣均提高了约50%;细渣制备的活性氧化钙产品中酸不溶物质量分数与原渣和粗渣相比也显著降低,为0.46wt%。本研究为电石渣的杂质分析及工业化应用提供了依据。

关键词：干法电石渣分离杂质赋存规律氧化钙化学分析

湿法磷酸中铝铁杂质深度萃取脱除工艺及机理研究

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过程工程学报 2024年第10期24卷 1241-1250页

作者：戴友志朱干宇孟子衡李会泉徐成金孙国新李防贺雷张永芳济南大学水利与环境学院山东济南250022 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 济南大学化学与化工学院山东济南250022 宜都兴发化工有限公司湖北宜都443300

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高,制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料,是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离,研究了不同... 详细信息

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高,制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料,是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离,研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律,筛选出最优条件:N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取,最优萃取条件下,Al,Fe萃取率分别为54.5%和99.6%,磷酸中铝和铁含量分别由0.857wt%和0.175wt%降至0.717wt%和0.015wt%,MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后,针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al,Fe的萃取剂,进行反萃工艺优化,筛选出草酸铵为最优反萃剂,优化的反萃条件:温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L,在优化反萃条件下,负载萃取剂Al,Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%,基本实现负载萃取剂Al,Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究,通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析,明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合,作用官能团为P=O和P-O-H键,同时,Al,Fe的萃取过程存在竞争机制,Fe更易被萃取。

关键词：湿法磷酸铁铝杂质萃取反萃机理

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电石渣特性及综合利用研究进展

洁净煤技术 2021年第3期27卷 13-26页

作者：赵立文朱干宇李少鹏孟子衡牟秀娟张建波李会泉谢克强昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 济南大学化学化工学院山东济南250022 中国科学院大学化学工程学院北京100049

随着氯碱行业的持续发展,电石渣的排放及堆存量日益增长,造成了严重的环境污染、土地与钙资源浪费。针对电石渣的资源化利用难题,在分析电石渣组成、结构特点的基础上,对其在建材、化工材料和环保治理方面的研究进行综述,重点讨论了资... 详细信息

随着氯碱行业的持续发展,电石渣的排放及堆存量日益增长,造成了严重的环境污染、土地与钙资源浪费。针对电石渣的资源化利用难题,在分析电石渣组成、结构特点的基础上,对其在建材、化工材料和环保治理方面的研究进行综述,重点讨论了资源综合利用的问题及研究趋势。分析表明,电石渣粒径细、反应活性高,传统大规模消纳主要用于替代石灰石制备水泥等建工建材,但受到了国内市场趋于饱和、地理位置集中等限制;电石渣主要成分是氢氧化钙,可用于制备氧化钙、碳酸钙等化工产品,但受电石渣中杂质影响导致处理过程成本高、易造成二次污染;电石渣呈强碱性、消融性较好,在酸性废水和烟气脱硫等环境治理过程中性能优异,替代钙基吸收剂用于烟气脱硫,将成为电石渣综合利用的发展方向之一。综上,电石渣资源化利用具有显著的经济效益和环境效益,电石渣中的有害组分和杂质是限制电石渣利用的主要因素,同时应结合其地域特点,因地制宜综合考虑不同地区的利用方式,从而实现以废治废的循环理念。

关键词：电石渣资源化建材烟气脱硫循环利用